Chiaramente Scienza9 dicembre 2009

Geologia del Mediterraneo

Giorgio V. Dal PiazGeologo, S.c.r. dell’Istituto Veneto

CATENE OROGENICHE CIRCUMMEDITERRANEE RECENTISistema collisionale Alpino – Himalaiano : Mesozoico-Attuale

(Bosellini 2009)

SISMICITA’ DEL MEDITERRANEO, UNA REGIONE TURBOLENTA

MEDITERRANEOMediterraneus = Mare in mezzo alla Terra, Mare Nostrum

3800 km (E-W), 2.505.000 km2

Mediterraneo occidentale: Alboran, Algero-Provenzale-Ligure, TirrenoMediterraneo orientale: Adriatico, Ionio, Egeo, Mare di Levante

BATIMETRIABlu: bacini profondi di tipo oceanico, max 5020 m Ionio; Celeste: piattaforma

continentale, bacini pericontinentali = litosfera oceanica vs litosfera continentaleVedremo che alcuni sono il residuo della Tetide mesozoica, altri sono più recenti,

aperti durante e dopo la collisione continentale alpina

(A)

(B)

(C)

MEDITERRANEOcaratteri fisici e geostrutturali

(A) Flusso di caloremW/m2

(B) Spessore della crostaterrestre, km

(C) Spessore dellalitosfera, km

(Jimenez-Munt et al, 2003)

--------------------------------------------------------CANALE ASTENOSFERICOLow Velocity Layer (LVL -Vp)

DETTAGLIO DELLA LITOSFERAinvolucro esterno rigido

- Crosta oceanica (basaltica) e continentale - Mantello litosferico (peridotiti rigide)Scorre sull’Astenosfera = mantello peridotitico“soffice” per la presenza di fuso basaltico (1-25%)

STRUTTURA INTERNA DELLA TERRAin base alla propagazione delle onde sismiche P-S

Tettonica delle Placche: come Venere è nata dal maresistematiche ricerche oceanografiche, geofisica e geologia marina

• batimetria di dettaglio• gravimetria• magnetometria• profili sismici• flusso termico• dragaggi e perforazioni• Ocean Drilling Project

Glomar Challenger

Profili sismicicarotaggio crosta oceanica

ODP

PALEOMAGNETISMO CROSTA OCEANICA (basalti e sedimenti) – Le scoperte decisive:

• distribuzione simmetrica delle anomalie magnetiche rispetto alla dorsalemedio-oceanica

• l’età della crosta oceanica cresce progressivamente spostandosi dall’asse delle dorsali (CMT attuale) verso i margini continentali (max 170 Ma, Giurassico)

→ espansione fondi oceanici – ocean spreading

La rivoluzione del Paleomagnetismo

dorsale medio-oceanica

Gli oceani attuali sono molto piGli oceani attuali sono molto piùù giovani dei continentigiovani dei continenti

Età della crosta oceanica: max 170 MaCeleste: Giura medio-sup.; verde scuro: Cretacico inf.; verde chiaro: Cretacico sup.; rosso: Paleocene; arancio: Eocene; giallo scuro: Oligocene; giallo: Miocene; beige: Plio-Quaternario

Margini placca: divergenti (costruttivi), convergenti (distruttivi), trascorrenti (Tr)

La litosfera è suddivisa in grandi frammenti detti “placche litosferiche”loro confini = margini di placca

Profondità

Il 95% dell’energia sismica è liberata dai margini convergenti

SISMICITA’ E MARGINI DI PLACCA

IL MOSAICO ATTUALEDELLE PLACCHE linee nere: margini convergenti, con triangoli verso la placca superiore

Frammentazione della Pangea – Giurassico superiore

Apertura Atlantico centrale (A) e bacino Ligure-Piemontese (LP, Tetide occidentale), celeste.Rifting continentale (R) nel futuro Atlantico meridionale, giallo (R), si aprirà nel Cretacico.

La Paleotetide (PT, permo-triassica) si chiude in subduzione (frecce) verso Nord.)

R

A

LPPT

Margini divergenti: evoluzione paleostrutturale della Tetideil bacino oceanico ed i margini continentali da cui è sorta la catena alpina

DAL CONTINENTAL RIFTING ALLO SPREADING OCEANestensione ed assottigliamento crostale - espansione oceanica

litosfera continentalenormale

riftingcontinentale

espansioneoceanica

Atlantico centrale ed oceano Ligure-Piemontese (Tetide W) tra Europa e Africa

Sezione del bacino Ligure-Piemontese (Tetide W) con i margini continentali

passivi europeo ed africano(margine divergente Europa - Africa)

Margine continentale Europeo: Pennidico (MR-SB), Elvetico (E)Crosta oceanica: verde chiaro, spessa circa 1/4 di quella continentale

Margine continentale Africano: Austroalpinp (DB-SL), Alpi Meridionali (AM)Lid: mantello litosferico (celeste) europeo (E) ed africano (A)

Canale astenosferico (verde scuro)

Apertura della Tetide W“protomediterraneo”

Giurassico superiore

Modello 3D

Margini di placcaMargini di placca

-- Divergenti: dorsali Divergenti: dorsali mediomedio--oceanicheoceaniche, , rift rift continentalicontinentali

-- Convergenti: fosse (trench) Convergenti: fosse (trench) ––archi vulcanici, sismicitarchi vulcanici, sismicitàà

La litosfera si accresce nei margini divergenti (costruttivi, in espansione) e si consuma in profondità(subduzione) nei margini convergenti.

la Terra non si espande

struttura asimmetrica:placca inferiore oceanica

in subduzione (incl. 15-75°)sotto placca superiore

continentale (1) od oceanica (2)

(1) TIPO PACIFICO ORIENTALEoceano vs continente

(2) TIPO PACIFICO OCCIDENTALEoceano vs oceano

(USGS)

Depressione delle isoterme prodotta dalla subduzione di litosfera oceanica freddaRegime termico 5-7°C/km

MODELLO TERMICO

MARGINI CONVERGENTI

(USGS)

MARGINI COLLISIONALIcontinente - continente

sistema tettonico Alpino-Himalaiano

Ispessimento crostale

Sutura ofiolitica

Metamorfismo bimodale

Magmatismo di arco e/o post-collisionale relativamente scarso(calc-alcalino – lamproyitico)

Forte sismicità

Nel Cretacico, mentre l’Atlanticocontinua ad espandersi, nella Tetide si sviluppa un margine convergenteche porta alla chiusura dell’oceano

ed alla collisione continentale

CARATTERI DI UNA CATENA DI COLLISIONE CONTINENTALE

La placca inferiore, che conteneva il continente indiano, si accresce a sud (espansione della dorsale oceanica antartica) e si consuma a nord in subduzione (progressiva

chiusura della Tetide); la collisione continentale inizia nell’Eocene (~ 45 Ma) ed è tuttora attiva (sismicità)

Himalaya

Placca A: Antarticain espansione

Placca B: Indiana in consunzione (subduzione) a Nord

Placca C: Euroasiatica

notare il ruolo passivo del continente indiano entro la placca omonima

(NO deriva di Wegener)

EVOLUZIONE CINEMATICA

Sud Nord

catena di collisione tra il continente euroasiatico (placca

superiore) ed ilcontinente indiano

Elvetico Zona Pennidica: falde derivate dal margine continentale europeo (celeste) e successioni ofiolitiche (verde) derivate dalla sutura dell’oceano giurassico (Tetide occidentale)

Alpi Meridionali

NB : campo di sforzi, struttura asimmetrica, retroflessione “radici” e traslazione (vergenza) verso sud delle unità sudalpine (Alpi Meridionali)

Spaccato crostale delle Alpi (Argand, 1911-16) zona classica per la teoria delle falde di ricoprimento

proiezione laterale (E -> W) delle unità africane (Austroalpino delle Alpi orientali, beige) sopra la Zona Pennidica

Avampaeseeuropeo

Le Alpievoluzione cinematica

convergente

Progressiva chiusura (subduzione) dell’oceano

Ligure-Piemontese ecollisione continentale

Europa/Africa

EVOLUZIONE DEL MEDITERRANEO CENTRO-ORIENTALE dalla chiusura del bacino oceanico Ligure-Piemontese (45 Ma) ad oggi

123

45

1) Litosfera oceanica mesozoica ?2) Litosfera continentale europea 3) Litosfera continentale ispessita 4) Litosfera continentale sottile di

retro-arco 5) Litosfera oceanica di retro-arco(Doglioni, 2009)

45 Ma: inizio fase collisionale Alpiconvergenza di tipo andino in Ellenidi e Balcanidi

30 Ma: fine subduzione alpinainizio subduzione Appennini

15 Ma: bacini retro-arco Provenzale ed Egeo

5-0 Ma: bacino retro-arco Tirreno

123

45

EVOLUZIONE POST-COLLISIONALE DEL MEDITERRANEOOligocene - Attuale ( 30 - 0 Ma) : nuovi bacini oceanici

Apertura dei bacini con litosfera oceanica Ligure-Provenzale-Algerino (LPA) e Tirrenico (Ti)Affondamento della catena alpina a sud della costa ligure, preservata in Corsica e in Calabria

Subduzione dell’Adriatico, sviluppo e migrazione degli Appennini

LPA

Ti

La crisi di salinità del Messiniano Miocene Sup. (5.9 - 5.3 Ma)

Effimera chiusura dello “stretto di Gibilterra” per abbassamento del livellomarino (glaciazione) e/o cause tettoniche, forte evaporazione del Mediterraneo,

estesi depositi di gesso e salgemma (Bosellini, 2009; Cavazza & Wezel, 2003, con rif. bibl.)

(Doglioni, 2005-09)

Geotraversa litosferica Corsica – Tirreno - Appennini

La catena post-collisionale neogenica degli Appennini, vergente a NE, sta sopra lalitosfera adriatica in subduzione (sismicità), mostra deformazioni compressive allaFronte e tensionali nel retrocatena, cui fa seguito il bacino oceanico del Tirreno e il microcontinente della Corsica sui cui poggia un piccolo residuo della catena alpina.

Margini convergenti con profonda subduzione di litosfera oceanica, arco vulcanicoe bacino retro-arco: Arco Calabro-Peloritano, Eolie - Arco Ellenico, Mare Egeo

SISMICITA’ DEL MEDITERRANEOmargini convergenti attivi oceano / continente

Vesuvio, eruzione del 1631colate piroclastiche dal gran conoCarafa (1632)

Etna: fontana di lava

La caldera di Santoriniresiduo della grandeesplosione 1500 a.C. ca

e la storia continua ……grazie per l’attenzione

Stromboli